物理

硅的三重纠缠标志着量子计算机的重大突破

硅的三重纠缠…
新设备的扫描电子显微镜图像,添加了紫色和绿色假色来突出铝门
新设备的扫描电子显微镜图像,添加了紫色和绿色假色来突出铝门
观点1图片
新设备的扫描电子显微镜图像,添加了紫色和绿色假色来突出铝门
1/1
新设备的扫描电子显微镜图像,添加了紫色和绿色假色来突出铝门

量子计算机有一天可能在许多类型的任务上超过传统机器,但仍然存在障碍。现在,日本物理学家首次成功地将三个硅量子点群纠缠在一起,这一突破有助于使量子计算机更加实用。

量子计算机进入了量子物理的奇妙世界,极大地提高了计算机的处理能力和速度。信息以类似于传统计算机中的比特的方式被编码在量子比特(量子位)中,除了量子位可以被以一些意想不到的方式操纵。

其中之一是量子纠缠,它描述了一种现象,粒子群可以变得如此缠绕在一起,如果你检查其中一个的属性,你不仅可以推断出它的伴侣(或伴侣)的属性,而且实际上还会影响它,不管它们相距多远。爱因斯坦自己也对这个想法感到困惑,称其为“幽灵般的远距离作用”,并最初将其作为量子力学模型不完整的证据。

在量子计算机的背景下,纠缠的量子位允许数据通过它们传输和处理得更快,并改进错误校正。大多数时候量子位是成对纠缠的,但现在日本理化研究所的研究人员成功地将三个硅量子位纠缠在一起。

在这种情况下,量子位元是由称为量子点的硅小圆组成的。它们是量子计算机中量子位的主要候选者之一,不仅因为硅已经在电子学中广泛应用,还因为这些量子点在很长一段时间内是稳定的,可以精确地控制,在更高的温度下工作,而且可以相对容易地缩放。纠缠三个硅量子位元是实现所有这些好处的重要一步,但到目前为止仍然遥不可及,尽管过去的研究已经成功做到了缠绕三光子在一起。

该研究的主要作者Seigo Tarucha说:“双量子位运算足以进行基本的逻辑计算。”“但三量子位系统是扩大规模和实现错误校正的最小单位。”

这种新设备由三个量子点组成,通过铝门控制。每个量子点都包含一个电子,它通过自旋态表示二进制1或0,无论它在任何给定时间是上升还是下降。磁场梯度使量子位元的共振频率保持分离,因此它们可以被分别处理。

为了让这三个量子位纠缠在一起,研究小组首先用一种叫做双量子位门的通用量子计算机单元,让其中两个量子位纠缠在一起,然后他们让第三个量子位与这个门纠缠在一起。由此产生的三个量子位元阵列具有88%的高保真度,这表明量子位元在测量时处于“正确”状态的概率。

这个团队说,这种强大的纠缠对纠错最有用。在量子计算机中,量子位元有随机翻转状态和丢失存储信息的趋势,在传统计算机上工作良好的校正方法在量子系统中不起作用。其他量子芯片设计使用由九个量子位组成的网格看着对方,同时IBM的纠错使用非纠缠量子位对它们的纠缠邻居进行检查。

Tarucha说:“我们计划用三量子位器件来演示原始的误差校正,并制造出具有10个或更多量子位的器件。”“然后,我们计划开发50到100个量子位元,并实施更复杂的纠错协议,为在10年内实现大规模量子计算机铺平道路。”

这项研究发表在杂志上自然纳米技术manbetx取款到账周期

来源:日本

2的评论
2的评论
paul314
很容易看出纠正错误的必要性。在88%的情况下,只需要6个门(或一个门的6个读数),读数错误的几率就超过了50%。(相比之下,在现代硅材料中,十亿分之一的误差被认为是危险的。)
Karmudjun
令人惊叹的突破——但在估计必要的纠错协议之前,让我们等待100或1000量子位元可靠运行的概念的证明。毕竟,在我们的多元宇宙中,即使是错误的位状态也可能是正确的。
Baidu